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摘 要

针对新型含能材料利用双螺旋混炼机等传统混合工艺混合时存在安全风险以及混合不均匀、可能对物料造成物理伤害的问题，提出运用共振声混合技术来进行含能材料混合。通过探索石英砂与变色硅胶在共振声混合下的混合状态，评价共振声混合技术在新型含能材料等物料混合领域的优势；针对溶液共晶法、机械化学共晶法、超声共晶法在含能材料共晶领域的缺陷，探索共振声混合在含能材料、药物等物料辅助共晶领域的作用。通过表征巴比妥酸-尿素体系在磁力搅拌和共振声混合两种方式下形成的共晶，对比两种条件下产生的共晶的优劣，来判断共振声混合在辅助共晶领域的应用效果。共振混合在含能材料混合、药物共晶等领域有重要应用，发展前景良好，未来有望在更多领域突破。

关键词：共振声混合 含能材料 火炸药 药物共晶

ABSTRACT

In order to solve the problems of safety hazards, mixing inhomogeneity, and possible physical damage to materials when mixing new energetic materials using conventional mixing processes such as twin-screw kneading machines, the use of resonance acoustic mixing technology for energetic material mixing is proposed.Describes the principle of resonant acoustic mixing technology, the current application of this technology in explosives, and internationally relevant research progress and results.For the defects of solution eutectic method, mechanochemical eutectic method and ultrasonic eutectic method in the field of eutectic of energetic materials, the role of resonant acoustic mixing in the auxiliary eutectic field of energetic materials, drugs and other materials was explored.By characterization of the eutectic formed by magnetic stirring and resonant acoustic mixing in the barbituric acid-urea system, the advantages and disadvantages of the eutectic produced under the two conditions were compared to determine the application of resonant acoustic mixing in the auxiliary eutectic field.It can be seen from the summary that the resonance acoustic mixing technology has the advantages of paddleless mixing and whole field mixing.Resonance mixing has important applications in the fields of energetic materials mixing, pharmaceutical eutectics, etc. The development prospects are good and it is expected to break through in more fields in the future.

Keywords: resonant acoustic mixing; energetic materials; explosives; eutectics

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究内容 2

1.2 声共振混合 2

1.2.1 原理 2

1.2.2 共振声混合装置 3

1.2.3 应用效果研究 3

1.3 药物共晶 5

1.3.1 药物共晶的定义 5

1.3.2 药物共晶的形成原理 5

1.3.3 共晶的制备方法 6

1.3.4 药物共晶分析表征方法 6

1.3.5 本文研究对象 7

第二章 石英砂与变色硅胶混合 9

2.1 引言 9

2.2 石英砂与变色硅胶混合 9

2.2.1 实验仪器和实验设备 9

2.2.2 实验设计 10

2.2.3 结果与讨论 10

2.3 本章小结 10

第三章 巴比妥酸-尿素共晶的制备与表征 12

3.1 引言 12

3.2 巴比妥酸—尿素共晶制备 12

3.2.1 实验材料和实验仪器 12

3.2.2 制备方法 13

3.3 巴比妥酸-尿素共晶表征 14

3.3.1 表征方法 14

3.3.2 结果与讨论 14

3.4 本章小结 16

第四章 总结与展望 18

4.1 总结 18

4.2 展望 18

参考文献 20

致谢 23

第一章 文献综述

1.1 前言

1.1.1 研究背景

含能材料是一种亚稳定的物质，具有高能量密度的特点。在经特定刺激方式激发后会迅速地释放大量能量实现对周围物的毁伤，以此原理含能材料被设计用于各类工作，为生产生活提供了便利。在现代科学关于炸药的研究中，火炸药通常被称为“含能材料”。含能材料危险的天然属性和特殊的应用场合决定了其严格的混合工艺和共晶方式。

含能材料混合是含能材料制造工艺的关键环节。在当代军工火炸药制造中，往往需要在火炸药中加入一些助剂来提高其性能。比如在火炸药中添加铝粉来提高其持续加速能力、加入微纳米材料使其性能更加优越。随着火炸药配方中固体质量分数增高以及各种功能助剂的添加，各种组分的分散均匀性成为影响火炸药的产品性能的关键因素^[1]。传统的混合机器，类似于搅拌机、混炼机。在混合物料时桨叶旋转会对物料造成物理伤害，且在固体组分浓度较大时混合不均匀。尤其在含能材料混合时桨叶搅拌时对物料的热安全性方面也是一个考验。另外，传统混合技术耗能较大，能源利用效率较高，清洁也比较困难。一种既高效又安全的混合方式急需研究发现。于是，共振声混合技术应用而生。2012年，美国在某基地用声流混合进行高能炸药和推进剂的混合实验，发现搅传统捏合机混合工艺，基于低频声流的混合均匀性更好，能够满足炸药和推进剂的性能要求^[2]。该技术能够做到整场无桨混合，不仅可以使混合物料全场无死角混合，而且还避免了桨叶与物料跟壁面摩擦，不会对物料造成污染破坏，也避免了摩擦热效应，降低了含能材料混合的风险。因而在含能材料混合领域得到了广泛的关注。

共晶是由两种或两种以上的分子和/或离子以一定的配位比组成的既不是溶剂化合物也不是简单盐的单相晶态物质^[3]。这种新的固体形式可以作为药物混合的一种新形式。它不同于盐，可以不用经过临床Ⅱ期审批，节省了大量研发费用。共晶分子中药物活性成分和配体是依靠非共价键结合在一起的。对于自身难成盐的分子，可以利用共晶的形式来改善其性质。依靠晶体工程学的方法，从分子结构层面设计晶体的理化性质^[4]，进而可以从成百上千种辅料中选出最合适的配体，大大较少了实验量并提高了筛选成功率。

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